欒 霞， 王苑力， 魏 征， 郭咪咪， 楊剴舟

(國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院糧油加工研究所，北京 100037)

作為利用油脂分子改性技術(shù)生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)脂質(zhì)(SLs)之一，中長(zhǎng)碳鏈(MLM)型結(jié)構(gòu)脂質(zhì)在市場(chǎng)上深具潛力，并成為了改性油脂的研發(fā)熱點(diǎn)。MLM型結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的中鏈脂肪酸(MCFA)位于甘三酯骨架上的sn-1,3位，長(zhǎng)鏈脂肪酸(LCFA)位于sn-2位，屬于自然界中沒(méi)有的、經(jīng)過(guò)改性得到的SLs。研究表明，SLs的原料來(lái)源及架構(gòu)上脂肪酸的種類(lèi)、排布的差異性，都使得最終產(chǎn)品的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)與天然油脂相比有很大的不同，進(jìn)而使其具有特殊的生理功能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[1,2]。國(guó)內(nèi)外大量相關(guān)研究已證實(shí)，MCFA與LCFA相比體內(nèi)代謝較快，在快速供能的同時(shí)不造成脂肪堆積，也不易形成脂蛋白，還能減少血液中膽固醇和血清甘三酯含量[3-5]；Yue等[6]的針對(duì)結(jié)構(gòu)脂在醫(yī)學(xué)方面功效的研究證明，MLM結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的補(bǔ)充可以減少動(dòng)脈粥樣硬化病變的面積，并降低與主動(dòng)脈組織炎癥相關(guān)的VCAM-1、MCP-1和CD68的表達(dá)，Utama等[7]還發(fā)現(xiàn)，sn-1,3位上的LCFA更容易與鈣反應(yīng)生成鈣皂，而當(dāng)MCFA位于sn-1,3位時(shí)不僅能避免這種情況，還能更容易地被脂肪酶水解吸收。由此看來(lái)，MLM型結(jié)構(gòu)脂質(zhì)兼具M(jìn)CFA的特殊功效和補(bǔ)充必需長(zhǎng)鏈脂肪酸的作用，在合理膳食條件下，可作為糾正高血脂的食用油[8]，也可專(zhuān)供于運(yùn)動(dòng)員和健身人士等人群的快速供能；在醫(yī)學(xué)方面，可用于胃腸外營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充及預(yù)防和治療人體必需脂肪酸缺乏癥，同時(shí)還廣泛作為臨床的注射乳制劑來(lái)使用[9]。

MLM型結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的制備方法主要包括物理法、化學(xué)法和酶法，其中以酶促酯交換反應(yīng)為代表的酶法具有反應(yīng)條件溫和，對(duì)環(huán)境友好，原料來(lái)源廣泛，成本不高的特點(diǎn)[10]，成為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的主要方法之一。目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有許多企業(yè)和機(jī)構(gòu)具備了開(kāi)發(fā)生產(chǎn)MLM型結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的能力，針對(duì)功能性和安全性方面的研究也日漸成熟，然而關(guān)于其在儲(chǔ)藏過(guò)程中品質(zhì)變化規(guī)律的研究卻鮮有報(bào)道。經(jīng)過(guò)前期研究，實(shí)驗(yàn)室目前建立了以市售菜籽油和辛酸為反應(yīng)原料，在固定化脂肪酶的催化作用下進(jìn)行酯交換反應(yīng)得到MLM結(jié)構(gòu)脂質(zhì)產(chǎn)品的工藝，產(chǎn)物中MCFA質(zhì)量分?jǐn)?shù)在18%以上。本實(shí)驗(yàn)將以結(jié)構(gòu)脂質(zhì)為主要研究目標(biāo)，深入研究?jī)?chǔ)藏過(guò)程中的品質(zhì)變化規(guī)律，把握產(chǎn)品的質(zhì)量特性，并在結(jié)構(gòu)脂質(zhì)產(chǎn)品中添加一定量的抗氧化劑，探究抗氧化劑對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)變化的影響，以期對(duì)儲(chǔ)藏條件進(jìn)行探索，一方面避免因油脂氧化酸敗等問(wèn)題對(duì)人體造成危害，另一方面可以提高產(chǎn)品儲(chǔ)存時(shí)間，延長(zhǎng)貨架期，在油脂加工和食品安全等方面具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

芥花油；辛酸；Lipozyme RM固定化酶制劑；p-茴香胺(4-茴香醚)；混合脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品；2-硫代巴比妥酸、正己烷、乙醚等其他有機(jī)溶劑和試劑均為分析純和色譜純。

Omnion OSI-24油脂氧化穩(wěn)定性測(cè)定儀，DHG-9076A型電熱鼓風(fēng)干燥箱，ME235電子分析天平，RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，Sepctrumlab 52紫外分光光度計(jì)，YXJ-3調(diào)速離心機(jī)，安捷倫7890A氣相色譜，PQX多段可編程人工氣候箱。

1.2 方法

1.2.1 儲(chǔ)藏實(shí)驗(yàn)

以酯交換反應(yīng)的原料菜籽油和制得的MLM型結(jié)構(gòu)脂(MCFA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%以上，經(jīng)過(guò)分子蒸餾精煉)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，設(shè)置不同的對(duì)照組，置于常溫人工氣候箱中進(jìn)行儲(chǔ)藏，周期為14個(gè)月，期間每隔1個(gè)月測(cè)定1次樣品的酸值、過(guò)氧化值、共軛二烯和硫代巴比妥酸值、茴香胺值、OSI值等指標(biāo)的變化，不同對(duì)照組樣品設(shè)置情況：

結(jié)構(gòu)脂組：將自制結(jié)構(gòu)脂分裝于100 mL的聚乙烯瓶中，充入高純氮并壓蓋，在常溫下進(jìn)行儲(chǔ)藏。

抗氧化劑結(jié)構(gòu)脂組：在自制結(jié)構(gòu)脂中添加抗氧化劑叔丁基對(duì)苯二酚(TBHQ)，添加濃度為25 mg/kg，分裝于100 mL的聚乙烯瓶中，充入高純氮并壓蓋，在常溫下進(jìn)行儲(chǔ)藏。

原裝菜籽油組：購(gòu)買(mǎi)與自制結(jié)構(gòu)脂原料同一品牌的小包裝菜籽油(1.8 L)作為原裝菜籽油，在常溫下進(jìn)行儲(chǔ)藏。

分裝菜籽油組：購(gòu)買(mǎi)與自制結(jié)構(gòu)脂原料同一品牌的大包裝菜籽油(5 L)分裝于100 mL聚乙烯瓶中，充入高純氮并壓蓋，在常溫下進(jìn)行儲(chǔ)藏。

敞口菜籽油組：在儲(chǔ)藏實(shí)驗(yàn)開(kāi)始1月后從原裝菜籽油組中取樣，分裝后敞口置于常溫下繼續(xù)進(jìn)行儲(chǔ)藏。

1.2.2 脂肪酸組成檢測(cè)

各樣品脂肪酸檢測(cè)前處理方法參照GB 5009.168—2016《食品中脂肪酸的測(cè)定》進(jìn)行，GC色譜條件：色譜柱為Agilent J&W CP-Sil 88 FAME毛細(xì)管柱(100 m×0.25 mm×0.2 μm)，進(jìn)樣口溫度為260 ℃，檢測(cè)器溫度為280 ℃，柱溫程序?yàn)?00 ℃恒溫13 min；10 ℃/min速率升至180 ℃保持6 min；1 ℃/min速率升至200 ℃保持20 min；4 ℃/min速率升至230 ℃保持10.5 min；載氣為高純氮?dú)猓魉?.5 mL/min，氫氣流速30 mL/ min，空氣流速400 mL/min，進(jìn)樣量1 μL，分流比100∶1，采用歸一化法計(jì)算樣品中的MCFA插入率。

1.2.3 產(chǎn)品理化指標(biāo)的檢測(cè)

酸值測(cè)定：參照GB 5009.229—2016《食品中酸價(jià)的測(cè)定》第一法；過(guò)氧化值測(cè)定：參照GB 5009.227—2016 《食品中過(guò)氧化值的測(cè)定》第一法；硫代巴比妥酸值測(cè)定：參照GB/T 35252—2017《動(dòng)植物油脂 2-硫代巴比妥酸值的測(cè)定 直接法》；茴香胺值測(cè)定：參照GB/T 24304—2009/ISO 6885:2006《動(dòng)植物油脂 茴香胺值的測(cè)定》；OSI值測(cè)定：參照GB/T 21121—2007/ISO 6886:2006 《動(dòng)植物油脂 氧化穩(wěn)定性的測(cè)定(加速氧化測(cè)試)》；共軛二烯值測(cè)定：參照IUPAC (1979) II.D.23方法，以232 nm處的吸光度表示共軛二烯值[11]。

2 結(jié)果與討論

2.1 酸價(jià)

酸價(jià)反映油脂中游離脂肪酸的含量，通常作為人們判斷油脂質(zhì)量水平的基本指標(biāo)之一。經(jīng)過(guò)室溫儲(chǔ)藏后各組油樣AV變化情況如圖1所示，各組樣品在儲(chǔ)藏期間AV變化幅度不大，可認(rèn)為5組樣品經(jīng)過(guò)13個(gè)月時(shí)間的儲(chǔ)存AV值基本未變，究其原因可能是充氮保護(hù)大大減少了儲(chǔ)藏體系中的氧氣含量，從而抑制氧化腐敗，另外在取樣過(guò)程的規(guī)范操作也減少了瓶中氮?dú)夂屯饨缈諝獾闹脫Q，還避免了空氣中水分進(jìn)入而導(dǎo)致酯鍵水解，提高了樣品的氧化穩(wěn)定性；而結(jié)構(gòu)脂組和抗氧化劑結(jié)構(gòu)脂組的初始AV值較高，這是由于制備結(jié)構(gòu)脂時(shí)使用了過(guò)量的辛酸，后續(xù)的分離工藝中未能完全脫除導(dǎo)致的，另一方面，實(shí)驗(yàn)室采用了分子蒸餾設(shè)備進(jìn)行精煉，導(dǎo)致原有的磷脂、VE和谷甾醇等天然抗氧化劑含量大幅減少，因此結(jié)構(gòu)脂組的AV在儲(chǔ)藏周期中一直偏高[12，13]，但依然能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中四級(jí)油的質(zhì)量指標(biāo)；而抗氧化劑結(jié)構(gòu)脂組中加入了TBHQ，AV整體低于結(jié)構(gòu)脂組，達(dá)到了三級(jí)油的標(biāo)準(zhǔn)[14]。

圖1 儲(chǔ)藏過(guò)程中油樣酸價(jià)的變化

2.2 過(guò)氧化值

各組油樣在儲(chǔ)藏期間的POV值變化情況如圖2所示，由圖2可知，除敞口菜籽油組以外其他各組指標(biāo)均呈現(xiàn)平緩上升的趨勢(shì)，在整個(gè)儲(chǔ)藏期間均保持在一級(jí)油的水平，并且從第3個(gè)月開(kāi)始添加抗氧化劑結(jié)構(gòu)脂的POV低于結(jié)構(gòu)脂，證明抗氧化劑發(fā)揮作用；此外結(jié)構(gòu)脂組的POV從第4個(gè)月起逐漸高于原裝和分裝菜籽油組，造成這一現(xiàn)象的原因可能是制備工藝和精煉工藝破壞了原料油中的天然抗氧化劑，導(dǎo)致產(chǎn)物的抗氧化能力下降[13,15]，另一方面，由于酶促酯交換需要在一定的溫度下進(jìn)行，并且反應(yīng)過(guò)程中需要添加一定量的水來(lái)保證酶制劑的活性，因此長(zhǎng)時(shí)間的受熱和水分的加入都誘導(dǎo)了甘油酯加速水解和氧化，導(dǎo)致產(chǎn)品的POV高于原料油[16]；而敞口菜籽油組的POV則顯著上升，第4個(gè)月時(shí)(敞口存放3個(gè)月)即超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中四級(jí)油規(guī)定的水平，出現(xiàn)了明顯的哈喇味道，已經(jīng)不能食用，在第13個(gè)月則高達(dá)78.40 meq/kg，是結(jié)構(gòu)脂的9倍以上。

圖2 儲(chǔ)藏過(guò)程中油樣過(guò)氧化值的變化

2.3 OSI值

油脂在常溫儲(chǔ)藏中自動(dòng)氧化過(guò)程非常緩慢，實(shí)際測(cè)定時(shí)常用加速氧化的方法來(lái)判斷其氧化穩(wěn)定性。氧化穩(wěn)定性指數(shù)法是常用的加速氧化方法之一，通過(guò)高溫與干燥空氣的通入使得油樣快速氧化生成易揮發(fā)的小分子有機(jī)酸，以電極感應(yīng)測(cè)量有機(jī)酸溶液電導(dǎo)率的變化，通過(guò)計(jì)算得到油樣的誘導(dǎo)時(shí)間[17]，從而評(píng)價(jià)油脂的氧化穩(wěn)定性及抗氧化性能，進(jìn)而推測(cè)其在常溫下的貨架期和保存期[18]。在儲(chǔ)藏過(guò)程中定時(shí)取樣并分別測(cè)定其OSI值，得其變化規(guī)律如圖3所示，可以看出添加了TBHQ的油樣OSI值最高，且在13個(gè)月的儲(chǔ)藏時(shí)間內(nèi)變化幅度較為穩(wěn)定，而結(jié)構(gòu)脂組、分裝和原裝菜籽油組的OSI值變化幅度也不明顯，只有敞口菜籽油組因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間與空氣接觸，其氧化穩(wěn)定性大幅下降，從初始的6.75 h降至1.75 h。

圖3 儲(chǔ)藏過(guò)程中油樣OSI值的變化

2.4 共軛二烯值

油脂在氧化初期生成氫過(guò)氧化物的同時(shí)，也在氧氣的作用下發(fā)生雙鍵重排，使得非共軛雙鍵異構(gòu)化生成共軛雙鍵穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(共軛二烯)，該結(jié)構(gòu)在紫外波長(zhǎng)為232 nm下的吸光度即為CDV值，可用來(lái)評(píng)價(jià)油脂初期的氧化程度[19]。由圖4可以看出，敞口菜籽油組的CDV值變化幅度最大，而其余幾組則整體呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì)，變化幅度差異不大。研究表明，CDV值與油脂中的多不飽和脂肪酸尤其是亞油酸、亞麻酸的降解有關(guān)，亞油酸在熱氧化時(shí)產(chǎn)生的共軛雙鍵可以與另一個(gè)亞油酸分子反應(yīng)生成環(huán)狀二聚物，導(dǎo)致CDV值上升[20,21]，而結(jié)構(gòu)脂樣品則通過(guò)酯交換反應(yīng)，將甘三酯分子上的一部分不飽和脂肪酸替換成了飽和的辛酸，因此含有結(jié)構(gòu)脂的2組樣品初始CDV低于原料菜籽油組，并且在整個(gè)儲(chǔ)藏期內(nèi)均保持較低的水平，結(jié)合各組的脂肪酸測(cè)定結(jié)果可以看出，在10月和11月時(shí)結(jié)構(gòu)脂組的多不飽和脂肪酸含量高于原裝菜籽油組，因此11月時(shí)則產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)脂組CDV值高于原裝組的現(xiàn)象；此外，各組樣品在儲(chǔ)藏中后期都出現(xiàn)了指標(biāo)下降的情況，這是由于這一時(shí)期形成醛類(lèi)和酮類(lèi)物質(zhì)，氫過(guò)氧化物的生成速度小于分解速度導(dǎo)致的[22]，而最后的第13個(gè)月，各組指標(biāo)則均出現(xiàn)了明顯的上升。整體來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)脂組與原料油相比在儲(chǔ)藏期間更為穩(wěn)定，具備良好的儲(chǔ)藏品質(zhì)。

圖4 儲(chǔ)藏過(guò)程中油樣共軛二烯值的變化

2.5 茴香胺值

在油脂的品質(zhì)檢測(cè)中，p-AV值對(duì)應(yīng)2-直鏈烯醛的含量，是反映氧化過(guò)程中油脂生成二級(jí)氧化產(chǎn)物的重要指標(biāo)[23]。由不同油樣在儲(chǔ)藏過(guò)程中的變化情況(圖5)可知，各組指標(biāo)隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)均呈上升趨勢(shì)，其中敞口組氧化速度最快，p-AV值上升顯著，并且在1～2月時(shí)上升幅度最大，而原裝菜籽油組在開(kāi)封后未經(jīng)充氮處理，p-AV值上升幅度也較為明顯，在3～8月上升較快，結(jié)合脂肪酸測(cè)定結(jié)果(附)也可看出原裝組的不飽和脂肪酸含量始終高于其他3組；研究表明，油脂中含有生育酚能夠明顯降低p-AV值[24]，2個(gè)結(jié)構(gòu)脂組因精煉過(guò)程損失了天然抗氧化劑導(dǎo)致第1月時(shí)的初始p-AV較高，從第5個(gè)月開(kāi)始抗氧化劑組的p-AV低于結(jié)構(gòu)脂組，表明抗氧化劑開(kāi)始發(fā)揮作用；另外抗氧化劑組的變化規(guī)律呈現(xiàn)出波浪形上下浮動(dòng)的趨勢(shì)，可能的原因是氧化過(guò)程中醛類(lèi)物質(zhì)生成的速度大于其分解的速度導(dǎo)致p-AV上升，而抗氧化劑的加入使得醛類(lèi)物質(zhì)生成速率降低導(dǎo)致p-AV下降，這樣就呈現(xiàn)出上升、下降、再上升的波浪式變化[25]。目前國(guó)家針對(duì)常見(jiàn)食用油的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有對(duì)茴香胺值做出限定，只有水產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SC/T 3502—2016《魚(yú)油》中對(duì)一級(jí)精制魚(yú)油的的規(guī)定為≤20.0 g/100 g[26]，但不同種類(lèi)的油脂對(duì)應(yīng)指標(biāo)的限定也不盡相同，總體來(lái)看，結(jié)構(gòu)脂的茴香胺值并未出現(xiàn)大幅度的變化，儲(chǔ)藏品質(zhì)良好。

圖5 儲(chǔ)藏過(guò)程中油樣茴香胺值的變化

2.6 硫代巴比妥酸值

油脂變質(zhì)主要是由于水解和氧化兩大類(lèi)反應(yīng)導(dǎo)致的，而日常食用油的精煉過(guò)程可以破壞引起水解的相關(guān)脂肪酶，因此實(shí)際上氧化才是食用油變質(zhì)的最主要原因[27]。氧化過(guò)程首先是脂類(lèi)化合物和氧之間發(fā)生自由基鏈鎖反應(yīng)生成極不穩(wěn)定的氫過(guò)氧化物，隨后氫過(guò)氧化物達(dá)到一定濃度后迅速分解成短碳鏈有機(jī)化合物，最終生成小分子的醛、酮、酸、醇等危害人體健康[28]，TBA值則主要通過(guò)丙二醛(MDA)的生成量來(lái)反映油脂的二次氧化程度。圖6結(jié)果表明除敞口組外各個(gè)油樣整體變化并不十分明顯，但在5～8月時(shí)出現(xiàn)了2組結(jié)構(gòu)脂TBA值大于菜籽油的情況，這與p-AV值變化趨勢(shì)中的狀況比較類(lèi)似，究其原因，一方面是結(jié)構(gòu)脂損失了大量的VE，另一方面可能與TBHQ的抗氧化機(jī)理有關(guān)：研究表明，TBHQ是H的給予體，可以提供H終止自由基連鎖反應(yīng)[29]，但這并不影響醛類(lèi)酮類(lèi)等物質(zhì)的合成。

圖6 儲(chǔ)藏過(guò)程中油樣硫代巴比妥酸值的變化

因此當(dāng)TBHQ發(fā)揮作用時(shí)，氫過(guò)氧化物的生成速度會(huì)減慢，但MDA仍然在持續(xù)合成，因此導(dǎo)致了MDA生成速度大于分解速度，即TBA值短期上升；在氧化后期，合成受到抑制的氫過(guò)氧化物不足逐漸影響到MDA，才使得TBA值開(kāi)始下降，但整體來(lái)說(shuō)，雖然結(jié)構(gòu)脂組呈現(xiàn)出較為明顯的變化，但在實(shí)驗(yàn)期間的儲(chǔ)藏品質(zhì)依然良好。

3 結(jié)論

以經(jīng)過(guò)不同處理方式的菜籽油和以其為原料制得的MLM型結(jié)構(gòu)脂作為研究對(duì)象，檢測(cè)常溫儲(chǔ)藏條件下各項(xiàng)指標(biāo)的變化，進(jìn)而探究結(jié)構(gòu)脂品質(zhì)變化規(guī)律。結(jié)果表明，敞口存放的菜籽油在與空氣充分接觸3個(gè)月后即發(fā)生明顯的酸敗，產(chǎn)生哈味；而MLM結(jié)構(gòu)脂經(jīng)過(guò)13個(gè)月的常溫儲(chǔ)藏后，其各項(xiàng)指標(biāo)均能穩(wěn)定在不發(fā)生明顯酸敗的正常范圍之內(nèi)，POV值仍能達(dá)到一級(jí)油的水平，OSI值和CDV值水平甚至優(yōu)于原裝菜籽油，表明制備的MLM結(jié)構(gòu)脂儲(chǔ)藏品質(zhì)良好；酯交換反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)脂產(chǎn)品中某些天然抗氧化劑的損失，使得p-AV值、CDV和TBA值上下浮動(dòng)，而抗氧化劑TBHQ的加入有助于結(jié)構(gòu)脂AV值、POV值、OSI值和CDV值的改善，提高其氧化穩(wěn)定性，但對(duì)反映二級(jí)氧化產(chǎn)物含量的p-AV值和TBA值則無(wú)明顯作用。